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1、化工原理课程设计,管壳式换热器的选型,一.设计任务书,1.已知热流体热量，温度、，冷却介质 温度,2.确定换热面积及选定换热器,3.选用一台合适的离心泵,qm1,T1,qm1,T2,t1,t2,二.设计步骤,1.求出换热器的热流量,2.作出适当的选择并计算,3.根据经验估计传热系数，计算传热面积,4.计算冷、热流体与管壁的,5.压降校核,6.计算传热系数，校核传热面积,7.选用一台合适的离心泵,8.实例,三.设计结果,换热器的型号离心泵的型号流程安排,.求出换热器的热流量,根据已知条件、，求,.作出适当的选择并计算,流向的选择,确定冷却介质出口温度，求对数平均推动力,对 进行 修正,查图得到,
2、一般逆流优于并流,.根据经验估计传热系数，计算传热面积,根据 初选换热器,.计算冷、热流体与管壁的,确定冷、热流体走管程或壳程,确定管内流速,根据所选换热管确定管子的排列,目前我国国标采用 和,管长 有1.5、2、3、4.5、6、9m,核定管壳式换热器内常用流速范围,管程数,管子数,折流挡板,安装折流挡板的目的是为了提高管外,国标挡板间距：,取壳体内径的20%和25%,固定管板式：100、150、200、300、450、600、700mm,浮头式：100、150、200、250、300、350、450（或480）、600mm,对圆缺形挡板，弓形缺口的常见高度,管程给热系数,若，则改变管程数重新
3、计算或重新估计,物性系数在定性温度下求得,壳程给热系数,若 太小，则可减少挡板间距,当量直径de,.压降校核,管程阻力校核,管程数,管程结垢校正系数，对三角形排列取1.5，正方形排列取1.4,改变管程数，应兼顾传热与流体压降两方面的损失,必须调整管程数目重新计算,壳程阻力损失,可增大挡板间距,折流板数目,横过管束中心线的管子数,折流板间距,壳体内径,按壳程流动面积 计算所得的壳程流速,管子排列形式对压降的校正系数,壳程流体摩擦系数,.计算传热系数 校核传热面积,根据流体的性质选择适当的 垢层热阻,否则重新估计，重复以上计算,冷却介质的选择是一个经济上的权衡问题，按设备费用和操作费用的最低原则确
4、定冷却介质的最优出口温度,根据一般经验过程要有一定的推动力，,冷却介质若是工业用水，含有、等盐类，其溶解度随着温度上升而降低，为了防止盐类析出，形成垢层，工业冷却水出口温度应小于,若根据、在图上找不到相应的点，表明此种流型无法完成指定换热任务，应改为其他流动方式。若，经济上不太合理，且操作温度变化时，可能使 急剧下降，影响操作的稳定性，应改为其他流动方式。,原则：,不洁净和易结垢的液体宜在管程,腐蚀性流体宜在管程,压强高的流体宜在管程,饱和蒸汽宜走壳程,被冷却的流体宜走壳程,若两流体温差较大，对于刚性结构的换热 器，宜将给热系数大的流体通入壳程,流量小而粘度大的液体一般以壳程为宜,列管式换热器
5、内常用的流速范围,不同粘度液体的流速,较大,给热效果较差管外清洗方便,大,do：换热管外径，t：管中心距,当量直径的计算：,l为相邻两管的中心距,B为两块挡板间距离，D为壳体直径,总传热系数K的经验值范围（列管）,工艺要求,要求将温度为 的某液态有机物冷却至，此有机物的流量为。现拟用温度为 的冷水进行冷却。要求换热器管壳两侧的压降皆不应超过。已知有机物在 时物性数据如下：,流程,管路布置如图（参考图），已知泵进口段管长，泵出口段管长。（均不包括局部阻力损失）,初选换热器,选冷凝水出口温度定性温度,计算,据此定性温度，查表得水的物性数据,初拟定采用单壳程，偶数管程的浮头式换热器。由图查得 修正系
6、数。,参照表，初步估计，传热面积,由换热器系列标准，初选 型换热器,根据经验估计传热系数，计算传热面积,管程流动面积,管内冷却水流速,管程给热系数,管程给热系数计算,壳程给热系数计算,壳程中有机物被冷却，取,，可行,取管壁粗糙度，查图得管程压降,管程压降的校核,取折流挡板间距，因系正方形排列，管束中心线管数,壳程流动面积,因 故,壳程压降校核,管子排列为正方形，斜转安装，取校正系数,取垢层校正系数挡板数壳程压降,，可行,查表，取，,根据所选换热器,传热面积校核,符合要求,型换热器适合,管径初选,初取水经济流速,由于87mm不是标准管径，因此确定经计算 符合经济流速范围故确定，,压头,在水槽液面及压力表2处列柏努利方程，如图,取，,查图得=0.025局部阻力：底阀1个 标准90弯头3个 球心阀1个,流入换热器流出换热器 故 换热器压降,根据流量qv=32m3/s,He=16.4m,查得 IS型离心泵型号：IS-80-65-125或者IS-100-65-250,常见流体的污垢热阻,由换热器系列标准选 型换热器,
